基于改进FasterNet的轻量化小麦生育期识别模型

针对现阶段小麦生育期信息获取需依靠人工观测,效率低、主观性强等问题,本文构建包含冬小麦越冬期、返青期、拔节期和抽穗期4个生育期共计4599幅小麦图像数据集,并提出一种基于FasterNet的轻量化网络模型FSST(Fast shuffle swin transformer),开展4个关键生育期的智能识别。在FasterNet部分卷积的基础上引入Channel Shuffle机制,以提升模型计算速度。引入Swin Transformer模块来实现特征融合和自注意力机制,用来提升小麦关键生育期识别准确率。调整整个模型结构,进一步降低网络复杂度,并在训练中引入Lion优化器,加快网络模型收敛速度。在自建的数据集上进行模型验证,结果表明,FSST模型参数量仅为1.22×10^(7),平均识别准确率、F1值和浮点运算量分别为97.22%、78.54%和3.9×10^(8),与FasterNet、GhostNet、ShuffleNetV2和MobileNetV34种模型相比,FSST模型识别精度更高,运算速度更快,并且识别时间分别减少84.04%、73.74%、72.22%和77.01%。提出的FSST模型能够较好地进行小麦关键生育期识别,并且具有识别快速精准和轻量化的特点,可以为大田作物生长实时监测提供信息技术支持。

基于煤矿井下不安全行为知识图谱构建方法

虽然知识图谱已广泛应用于各个领域,但在煤矿安全方面,尤其在煤矿井下不安全行为方面的研究较少。构建了一种自底向上的煤矿井下不安全行为知识图谱。首先,采用传统机器学习和深度学习算法相结合的方法进行命名实体识别,采用RoBERTa进行词语向量化,采用双向长短时记忆网络(BiLSTM)对向量进行标注,提高网络模型对上下文特征的捕捉能力,通过多层感知机(MLP)解决煤矿井下不安全行为数据集数据量不足的问题,采用条件随机场(CRF)模型解决前面存在的单词关系不识别问题,并捕获全文信息和预测结果。其次,根据语句的结构特点,设计了基于知识“实体-关系-实体”三元组的依存句法树结构,对井下不安全行为领域的知识资源进行知识抽取与表示。最后,构建面向井下不安全行为的知识图谱。实验结果表明:(1) RoBERTaBiLSTM-MLP-CRF模型对于导致结果、违反性行为、错误性行为及粗心性行为4类实体类别具有较好的识别效果,其准确率分别为86.7%,80.3%,80.7%,77.4%。(2)在相同的数据集下,RoBERTa-BiLSTM-MLP-CRF模型训练的准确率、召回率、F1值较RoBERTa-BiLSTM-CRF模型分别提高了1.6%,1.5%,1.6%。

基于改进YOLO v8s的小麦小穗赤霉病检测研究

为实现大田复杂背景下小麦小穗赤霉病快速准确识别,构建了包含冬小麦开花期、灌浆期和成熟期3个生育期共计640幅的小麦赤霉病图像数据集,并提出一种基于改进YOLO v8s的小麦小穗赤霉病识别方法。首先,利用全维动态卷积ODConv替换主干网络中的标准Conv,提高网络对目标区域特征的提取;然后,在Neck网络使用改进Efficient RepGFPN特征融合网络实现低层特征与高层语义信息的融合,使模型能够提取更丰富的特征信息;最后,采用EIoU损失函数替换CIoU损失函数,加快模型收敛速度,进一步提高模型准确率,实现对小麦小穗赤霉病的快速、准确识别。在自建的数据集上进行模型验证,结果表明,改进模型(OCE-YOLO v8s)对小麦小穗赤霉病的检测精度达到98.3%,相比原模型提高2个百分点;与Faster R-CNN、CenterNet、YOLO v5s、YOLO v6s、YOLO v7模型相比分别提高36、25.7、2.1、2.6、3.9个百分点。提出的OCE-YOLO v8s模型能有效实现小麦小穗赤霉病精确检测,可为大田环境下农作物病虫害实时监测提供参考。

基于损失特征矩阵的CHB-BESS模块间接地故障诊断

模块间接地故障是H桥级联型电池储能系统(cascaded H bridge based battery energy storage system,CHB-BESS)的易发故障,快速诊断故障位置对减少故障损失至关重要。模块间接地故障的故障特征主要体现在零序电流上,会受到接地过渡电阻的影响。为实现接地过渡电阻不确定情况下,故障模块位置的快速准确鲁棒定位,本工作提出了一种基于损失特征矩阵的快速故障诊断方法。首先,本工作建立了零序等效电路模型;然后,将零序电流模型离散化;接着,提出基于损失特征矩阵的定位方法,该方法使用拓扑矩阵描述故障位置和过渡电阻的遍历信息,基于离散化模型来遍历计算零序电流,将计算结果与测量结果的偏差记录在损失特征矩阵中,通过偏差最优解确定故障位置;其次,本工作证实了故障定位问题作为最优化问题具有最优解唯一性,偏差最优解在接地过渡电阻不确定的情况下可获得准确的故障发生位置;最终,基于最优解唯一性提出了最优化计算的加速方法。实测表明,所提方法的平均定位误差仅为0.2个子模块,在接地过渡电阻较大范围不确定的情况下实现了准确定位,并且所提加速方法显著提高诊断速度。

316H不锈钢母材与焊缝在模拟沿海大气中的高温腐蚀行为

采用高温腐蚀试验,研究了316H不锈钢母材与焊缝在520℃模拟沿海大气环境中长达3000 h的高温腐蚀行为。采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对腐蚀产物形貌和成分进行了观察和分析,并探讨了其腐蚀机理。结果表明:焊缝与母材的腐蚀质量增加曲线均符合抛物线规律;高温腐蚀3000 h后,母材和焊缝试样的腐蚀均轻微,氧化层致密且无剥落,主要成分为(Cr,Fe)_(2)O_(3),其腐蚀速率分别为0.44,0.61μm/a,均小于0.001 mm/a,均属于完全耐蚀级别;焊缝试样的腐蚀速率略大于母材,原因是母材中的Cr与Mo含量较高。

微射流撞击形成液膜的形态演变特征

利用高速相机从正面和侧面两个视角拍摄了不同速度微射流撞击形成液膜的流动形态,以深入理解液膜形态演变的物理机制.实验中的射流韦伯数在6.3~404.5之间变化,结果表明:随着微射流速度的增加,射流的流动形态经历了从层流到湍流的变化,所形成的液膜经历了液体链条、封闭液膜、边缘失稳和波动液膜等多种流动形态.侧面视角观察到了撞击点附近射流表面存在静止毛细波,其波长随韦伯数增加呈现快速减小后缓慢减小的趋势.还观察到液膜顶端存在界面不稳定状态,其摆动导致沿液膜边缘产生向下传播的界面扰动,进而在液膜边缘形成液珠,液珠又可发展成指状液丝.指状液丝的生成带走了液膜中的部分流体,导致液膜在指状液丝根部上方撕裂.当射流中出现速度脉动后,会激励起液膜表面波动.若速度脉动间歇出现,液膜波动会在扰动消失后很快衰减;而持续的速度脉动会激励产生剧烈且持续的液膜摆动.这一发现证实了速度脉动引入的有限大小的扰动是激发液膜波动的必要条件.此外,液膜波动加速了液珠形成以及液珠向指状液丝的转变过程,还影响了指状液丝的空间分布.液膜摆动使两侧的撕裂点向液膜中心汇聚,形成下游的长液丝,完成了从液膜到液丝再到液滴的雾化过程.研究还利用纹影法获得了射流从层流向过渡流演变过程中液滴直径数据,发现液滴大小概率密度分布由多峰分布逐渐转变为符合Gamma函数的单峰分布.本研究得到的微射流撞击形成液膜的演变规律和机制,为相关应用研究提供了理论支持和定量认识.

不同钝化剂对镉污染稻田的修复效果比较

为农田土壤修复筛选合适的镉钝化剂,通过盆栽试验,设置10个钝化剂处理:T1(矿石、纳米生物炭等)、T2(生石灰)、T3(牡蛎壳等)、T4(CaO)、T5(硅钙肥)、T6(羊粪有机肥)、T7(枯草芽孢杆菌等)、T8(猪粪有机肥)、T9(牡蛎壳)及T10(微生物等),比较研究10种钝化剂对镉污染稻田的修复效果及水稻生长的影响。结果显示,钝化剂可以提高稻田土壤的pH,并改变土壤镉的赋存形态。各处理土壤可交换态镉含量较对照下降4.6%~44.8%,其中T8(44.8%)、T6(36%)、T1(31.15%)、T10(28.4%)下降幅度较大;碳酸盐结合态含量上升;铁锰氧化物结合态及有机物结合态的含量变化不明显;残渣态镉的比例呈现上升趋势,T6处理上升幅度最大,较CK增加53.85%。各钝化剂处理水稻籽粒生物量增加5.75%~25.30%。水稻籽粒、稻壳和秸秆的Cd含量呈现秸秆>籽粒>稻壳的规律,籽粒镉含量在0.068~0.254 mg/kg,T2(0.152 mg/kg)、T5(0.143 mg/kg)、T6(0.088 mg/kg)、T7(0.126 mg/kg)、T8(0.072 mg/kg)、T9(0.068 mg/kg)和T10(0.071 mg/kg)7个钝化剂处理低于国家限量标准(0.2 mg/kg),其中T6、T8、T9、T10籽粒镉含量较CK分别下降了61.90%、68.83%、70.56%、69.26%,降幅较大。综合土壤镉形态转化、水稻生物量和籽粒镉含量来看,钝化效果较好的是T2(生石灰)、T6(羊粪有机肥)和T8(猪粪有机肥)处理。

夏、秋季浙江南部近海带鱼摄食习性分析

鱼类摄食生态研究是海洋食物网营养动力学的主要研究内容之一,鱼类的摄食习性不仅受自身发育的影响,而且也受多种环境因素的影响。2019年8月和11月在浙江南部近海进行了渔业资源调查,共采集带鱼样品599尾,通过胃含物分析研究带鱼的食物组成及其随季节和肛长的变化,并应用典范对应分析研究带鱼摄食习性与环境因子的关系。研究结果显示,以相对重要性指数百分比的排序来看,浙江南部近海带鱼主要以鱼类、浮游幼体、等足类和磷虾类为食,摄食的饵料生物达60余种,优势饵料种类为短尾类大眼幼体、七星底灯鱼和太平洋磷虾等。此外,带鱼的摄食习性随季节和肛长发生明显变化,在夏季,带鱼摄食鱼类、浮游幼体和等足类的比例较高;秋季则主要摄食鱼类和虾类。随着肛长的增大,带鱼从摄食浮游幼体等小型饵料为主逐渐转变为摄食个体较大的鱼类饵料为主。典范对应分析结果表明,pH、海水表层温度和盐度与浙江南部近海带鱼的摄食习性有较大的相关性。研究结果进一步丰富了对浙江南部近海带鱼摄食习性的了解,可为该海域基于生态系统的渔业管理提供基础资料。

肾动脉狭窄介入治疗中的血流动力学评估进展

肾动脉狭窄是导致继发性高血压及肾功能不全的常见原因,介入治疗是重要的治疗方法之一。既往大规模随机对照研究表明,介入治疗相比单纯药物治疗可能无法为动脉粥样硬化性肾动脉狭窄患者带来获益,但这些研究存在选择偏倚等缺陷,其结论引发了广泛争议。现主要探究肾动脉狭窄的血流动力学评估方法,总结血流动力学指导的介入治疗对患者预后的预测能力,并对血流动力学评估下介入治疗在肾动脉狭窄患者中的应用及发展作出展望。

酶的理性设计在作物育种中的应用进展与前景展望

优良种质资源是粮食安全的重要保证,传统育种技术存在周期长、工作量庞大等问题。随着生物学与计算机技术的深度融合,针对作物关键基因进行定向优化的酶的理性设计,为更大限度挖掘优质基因资源奠定了基础,进一步与基因编辑及转基因技术相结合,成为分子育种技术探索中的重要方向之一。阐述了分子对接、分子动力学模拟、结合自由能评价等酶的理性设计常用方法,综述了酶的理性设计在提高作物品质、抗逆性和生物量方面的应用进展,并对未来的前景进行展望,以期为作物育种新技术的开发和利用提供参考。

航空器巡航阶段燃油消耗所致温室效应评估的研究综述

缓解航空器巡航阶段的温室效应是实现民航绿色发展、应对气候变化的有效途径。文章首先概述了航空器巡航阶段温室效应的诱发因素,具体可分为温室气体(如CO_(2)、NO_(x)、HC)与生成物(如凝结尾),梳理了主要温室气体排放及凝结尾生成的评估模型;其次,从辐射强迫、全球增温潜能、绝对全球温变潜势和环境成本等维度总结了用于衡量巡航阶段温室效应的常见评估指标。接着,从技术层面与运行层面厘清了减缓巡航阶段温室效应的防治措施。最后,从深化温室效应影响分析、协同设计运行方案、融合TBO运行等方面展望了民用航空器巡航阶段温室效应领域研究的发展趋势。以期为绿色民航建设、民航可持续发展提供支持。

磷添加对紫花苜蓿生物量、根系特性及化学计量特征的影响

采用盆栽试验研究不同施磷深度(距离表土5、10、15、20 cm,分别记为D5、D10、D15、D20)和施磷水平(0、52、104、156、208 kg/hm^(2),分别记为P0、P1、P2、P3、P4)对紫花苜蓿生物量、根系特征及叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量的影响,以期为紫花苜蓿科学施磷提供理论依据。结果表明:施磷处理的紫花苜蓿地上生物量、地下生物量、总生物量均显著高于不施磷对照(P<0.05),其中,地上生物量和总生物量最大值出现在D10P4处理,地下生物量最大值出现在D5P1处理,最大值分别为524.98、817.54、374.46 g/m^(2);紫花苜蓿根系长度、根体积以及根尖数最大值均出现在D15P3处理,分别为7288.48 cm、371.51 cm3、3698个/株,且均显著高于对照(P<0.05);根冠比和茎叶比最大值出现在D20P0和D20P1处理,分别为2.00和1.19,且均显著高于对照(P<0.05);施磷深度与施磷水平组合对紫花苜蓿叶片C、N、P含量以及C∶N、C∶P、N∶P的影响各不相同。综上,施磷深度15 cm、施磷水平208 kg/hm^(2)组合较适宜紫花苜蓿的生长和发育。

气相色谱法测定氢化棕榈油甘油酯的脂肪酸组成

目的:构建一种利用气相色谱法的氢化棕榈油甘油酯脂肪酸组成分析体系,为药用辅料氢化棕榈油甘油酯的质量标准制定提供参考依据。方法:选用DB-WAX(30 m×0.53 mm,1.0μm)强极性气相色谱柱,进样体积1μL,分流比为120:1,起始柱温70℃,维持2 min,以每分钟5℃的速率升温至230℃,维持10 min,进样口温度250℃,检测器温度为250℃。结果:本实验成功建立了一种气相色谱方法来测定氢化棕榈油甘油酯的脂肪酸组成,验证结果显示该方法具有良好的系统适用性、专属性和精密度,RSD(%)满足要求,确定了9种脂肪酸甲酯的检测限和定量限,并成功对7批样品进行脂肪酸成分考察。结论:本试验开发的气相色谱法,适用于氢化棕榈油甘油酯中脂肪酸组成的分析测定,能够为该药用辅料的质量控制和质量标准的设立提供参考依据。

基于生物信息学方法筛选并验证心肌细胞增殖及心肌再生的相关枢纽基因

目的:通过生物信息学筛选与心肌梗死(MI)后心肌细胞增殖与再生的相关枢纽基因。方法:从GEO数据库下载并合并数据集GSE123863、GSE184792和GSE198300,通过对样本进行加权基因共表达网络分析(WGCNA)筛选枢纽基因。并采用1日龄(增殖组)和7日龄(非增殖组)C57BL/6J乳鼠构建MI模型,每组6只,于术后3 d取MI区组织行实时荧光定量PCR(RT-qPCR)验证枢纽基因的表达情况。结果:通过生物信息学分析共筛选出7个枢纽基因:NDUFB2、CPEB4、TECR、HIC2、IFITM3、ACOT1和ACOT4。动物实验结果显示,与非增殖组相比,在增殖组中NDUFB2、TECR表达显著下降,CPEB4、HIC2、IFITM3和ACOT1表达显著上升(均P<0.05);ACOT4表达呈上升趋势,但无统计学意义(P>0.05)。结论:NDUFB2、CPEB4、TECR、HIC2、IFITM3和ACOT1可能在MI后心肌细胞增殖过程中发挥重要作用。

外源氮添加对扎鲁特旗山地草原主要植物饲用品质的影响

为促进草地合理利用,2021年和2022年通过连续对扎鲁特旗山地草原进行氮添加,调查样地群落及主要植物粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、粗灰分等指标,运用主成分分析方法进行量化综合评价,探讨氮添加对山地草原群落及主要植物饲用品质的影响规律。结果表明,草地植物营养价值大小排序为止血马唐(Digitaria ischaemum)>冰草(Agropyron cristatum)>寸草苔(Carex duriuscula)>达乌里胡枝子(Lespedeza daurica)>糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)>扁蓿豆(Medicago ruthenica)。短期的氮添加可以显著增加山地草原植物粗蛋白、粗脂肪和中性洗涤纤维含量,对酸性洗涤纤维、粗灰分和干物质产量影响不显著,随着氮素比例的增加,群落内的粗蛋白含量、粗脂肪含量、中性洗涤纤维含量和干物质产量呈先增加后降低趋势,而酸性洗涤纤维和灰分呈降低趋势。施加氮肥可以显著提高禾本科植物的营养价值,对豆科牧草的影响不显著,能够显著提高草地营养价值的施氮量为O_(4)I_(0)(有机态氮4 g·m^(-2)·a^(-1))。

武器装备抗毁性分析与评估方法

针对现阶段武器装备生存能力评估研究以统计学为主、缺乏物理学支撑的问题,并且为了建立各部件从结构参数到防护性能之间的传递关系,提出了抗毁性的研究概念,提出了基于极限损毁的抗毁性分析方法和基于广义防护时间的抗毁性表征方法;并通过指标对作战任务的量化机理,提出了面向任务的抗毁性评估方法。以行驶性能为例进行抗毁性研究。研究结果表明:基于极限损毁的抗毁性分析方法能够实现从物理空间到性能空间的传递关系的构建;基于广义防护时间的抗毁性表征方法能够反映幅值距离和难易程度对抗毁性综合影响;面向任务的抗毁性评估方法能够将作战任务需求引入抗毁性评估中,减弱了主观赋权对评估结果的影响;算例验证了方法的可行性和有效性。

基于规则的多轴特种车辆稳定性集成控制

为提升多轴特种车辆的主动安全性与操纵稳定性,以某重型5轴特种车辆为研究对象,基于自适应协调控制策略,设计了集成主动后轮转向(ARS)与差动制动力矩分配(DBTD)的分层稳定性集成控制策略。决策层基于规则决策出ARS与DBTD子控制系统的协调控制指令;分配层基于前馈+反馈控制策略实现主动转向轮转向角的分配;基于滑膜控制与既定规则实现车轮差动制动力矩的分配。通过Trucksim与Simulink联合仿真对所提控制策略的控制效果进行验证,对比分析了高速高附转向与低速低附转向2种极限工况下稳定性控制车辆与无控制车辆的运动状态。结果表明:在集成控制系统控制下的车辆,对于高速高附工况,车辆的横摆角速度与质心侧偏角的幅值相比于无控制车辆分别降低了46%与63%,对于低速低附工况,车辆的横摆角速度与质心侧偏角的幅值相比于无控制车辆分别降低了47%与58%,集成控制系统能有效提升车辆高速高附转向时的行驶稳定性与低速低附转向时的转向灵敏度和路径跟随性能。

氨基-磷酸改性铁基空心玻璃微珠催化剂用于天然气湿法氧化脱硫

目的为了避免常规天然气湿法氧化脱硫工艺中硫磺沉积引发的设备堵塞问题,开发了一种氨基-磷酸双官能团改性的铁基空心玻璃微珠(HGB)催化剂,用于脱硫-再生分步进行方案中脱硫富液的非均相催化氧化再生。方法采用红外光谱表征催化剂的结构。通过静态脱硫实验研究了硅烷偶联剂KH-550的配比、焙烧温度、FeCl 3投加量等因素对脱硫剂再生及脱硫效果的影响,并考查了催化剂的重复使用性能。结果氨基-磷酸改性铁基HGB催化剂可实现脱硫富液的有效再生,且能在酸性的脱硫液中保持稳定,在温度为300℃下焙烧6 h、HGB与KH-550质量比为1∶8、HGB与FeCl_(3)·6H_(2)O质量比为1∶5的条件下制备的铁基HGB催化剂具有最佳催化性能,对脱硫液重复再生3次后,脱硫液性能基本保持稳定。红外光谱分析结果表明催化剂结构保持完好。结论氨基-磷酸改性铁基HGB催化剂在天然气湿法氧化脱硫领域中对脱硫富液的再生具有较好的效果,可为目前脱硫富液的再生提供新的选择。

基于多粒度网络预测增强子-启动子相互作用

准确识别增强子-启动子相互作用(EPIs)对疾病来源追踪和发展基因疗法有重要意义。现有预测方法缺乏对序列不同粒度信息的关注,提取增强子、启动子序列包含的不同粒度特征有助于从多层级分析EPIs。因此,提出EPIs预测模型EPI-PBGA(Parallel BiGRU Attention Network),分别通过卷积子网络和双层双向门循环单元(BiGRU)注意子网络提取序列的细粒度、粗糙粒度特征。基于EPIs普遍存在的细胞特异性,在不同细胞系进行粒度选择,选定最优粗糙粒度,同时通过双层BiGRU注意网络提取元件子序列中存在的多种关联特征。实验结果表明,EPI-PBGA在6个基准数据集表现出较好性能,有效预测EPIs。

考虑避障稳定性的多轴特种车安全轨迹规划方法

针对多轴特种车高速机动过程中,应急避障易造成失稳侧翻的问题,本文中以具有自动驾驶功能的5轴特种车为研究对象,生成考虑行驶安全的多轴特种车行驶轨迹.本文建立多轴特种车辆单轨动力学及高保真模型,开展模型校验研究;考虑多轴特种车辆及周围车辆的运动状态,建立车辆碰撞风险评估模型和避障稳定性约束模型;基于模型预测控制(model predictive control,MPC)方法,生成车辆安全稳定行驶轨迹.分析表明,本文提出的特种车辆安全轨迹规划方法能够降低行驶碰撞风险,同时有效约束车辆行驶时的横摆和侧倾,实现安全稳定行驶.